JPS6383473A - Piezoelectric driven valve and its driving method - Google Patents

Piezoelectric driven valve and its driving method

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Publication number
JPS6383473A
JPS6383473A JP22585686A JP22585686A JPS6383473A JP S6383473 A JPS6383473 A JP S6383473A JP 22585686 A JP22585686 A JP 22585686A JP 22585686 A JP22585686 A JP 22585686A JP S6383473 A JPS6383473 A JP S6383473A
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JP
Japan
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fluid
valve body
valve
voltage
nozzle
Prior art date
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Application number
JP22585686A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takenobu Matsumura
武宣 松村
Keiichi Furuta
圭一 古田
Motoo Inoue
井上 素生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6383473A publication Critical patent/JPS6383473A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve sealing performance in a long time closed state of a valve by fixing and supporting one end of a piezoelectric flexible element by a fixed member and bringing a fluid sealing valve element provided on the free end portion thereof into contact with the fluid outlet nozzle side. CONSTITUTION:One end portion of a piezoelectric flexible element 3 is fixed and supported by a fixed member 2 and a valve element 4 is provided on the free end portion of the element in a valve case 1. The valve case 1 is provided with a fluid outlet nozzle 6 positioned opposite to the valve element 4 to communicate with a fluid outlet port 7 through the nozzle 6. When pressure fluid is let flow in through a fluid inlet port 5 without a voltage applied, the pressure of the fluid starts to rise in the interior of the valve case 1, whereby the valve element 4 is strongly pressed to the fluid outlet nozzle 6 by the pressure of the fluid to seal the fluid.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧電たわみ素子の電圧印加によるたわみ変形
を利用した圧電駆動バルブおよびその駆動方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a piezoelectrically driven valve that utilizes deflection deformation of a piezoelectric flexure element due to voltage application, and a method for driving the same.

[従来の技術] 従来、流体回路、例えば空気圧回路または油圧回路にお
いて制御弁として圧電体を用いたものが提案されたいる
[Prior Art] Conventionally, a method using a piezoelectric body as a control valve in a fluid circuit, such as a pneumatic circuit or a hydraulic circuit, has been proposed.

例えば実開昭6(175775号公報および実開昭60
−75776号公報には、バイモルフ構造の圧電たわみ
素子を用いた圧電バルブが開示されている。
For example, Utility Model Application Publication No. 175775 and Utility Model Application No. 60
Japanese Patent No. 75776 discloses a piezoelectric valve using a piezoelectric deflection element having a bimorph structure.

[本発明が解決しようとする問題点1 上記公報に開示されたバイモルフ構造の圧電たわみ素子
を利用した圧電バルブにおいては、圧電たわみ素子に電
圧を印加しない時に弁体が流体入口を閉じるようになっ
ている。そしてこの閏状態における弁体による流体入口
のシールを十分にするため、予め、圧電たわみ素子を強
制的に機械的にたわませ、弁体を流体入口におしつけた
状態とされている。
[Problem to be Solved by the Present Invention 1] In the piezoelectric valve using a bimorph piezoelectric deflection element disclosed in the above publication, the valve body closes the fluid inlet when no voltage is applied to the piezoelectric deflection element. ing. In order to sufficiently seal the fluid inlet with the valve body in this leap state, the piezoelectric deflection element is forcibly bent mechanically in advance, and the valve body is pressed against the fluid inlet.

この様に、従来の圧電バルブにおいては圧電たわみ素子
に電圧を印加しない段階で既にかなりの弾性的変形がな
されており、流体入口の開状態を実現する際には圧電た
わみ素子に電圧を印加して圧電板を伸縮させ更に大きく
圧電たわみ素子を変形させることになる。
In this way, in conventional piezoelectric valves, a considerable amount of elastic deformation has already occurred before voltage is applied to the piezoelectric deflection element, and in order to realize the open state of the fluid inlet, voltage is applied to the piezoelectric deflection element. This causes the piezoelectric plate to expand and contract, thereby further deforming the piezoelectric deflection element.

圧電板としては、一般にセラミックスが使用されるが、
セラミックスは引張変形に対する強度が比較的弱いので
弾性たわみ変形により凸面とされた方の圧電板には機械
的なりリープ現象が発生し易く、このため長時間経過後
には弁体を流体人10に押圧する力が低下して十分なシ
ール状態を維持することができなくなるという問題点が
あった。
Ceramics are generally used as piezoelectric plates, but
Since ceramics has relatively low strength against tensile deformation, mechanical leap phenomenon is likely to occur in the convex piezoelectric plate due to elastic deformation, and for this reason, after a long period of time, the valve body is pressed against the fluid man 10. There was a problem that the sealing force was reduced, making it impossible to maintain a sufficient sealing state.

また、圧電たわみ素子に加えた電圧を取り去る時、圧電
たわみ素子自身のもつ弾性回復力によって直ちにたわみ
変形が解除されるが、たわみ変形の一部は圧電板に蓄積
された電向が無くなるまで徐々に解除される傾向をもつ
。このような遅延復帰動作はバルブ閉時の動作速度を遅
らせることになるので好ましくない。これを避ける為、
従来は圧電駆動バルブの駆動回路にショート回路を追加
するなど複雑な構造であった。
Furthermore, when the voltage applied to the piezoelectric deflection element is removed, the deflection deformation is immediately canceled due to the elastic recovery force of the piezoelectric deflection element itself, but a portion of the deflection deformation gradually occurs until the electric direction accumulated in the piezoelectric plate disappears. It has a tendency to be released. Such a delayed return operation is undesirable because it delays the operating speed when the valve is closed. To avoid this,
Conventionally, the structure was complicated, such as adding a short circuit to the drive circuit of the piezoelectrically driven valve.

[問題点を解決する為の手段] 本発明者らは、圧電たわみ素子のクリープ問題を解決す
る方法として、バルブケース内に配設する圧電たわみ素
子の一端を固定部材で固定支持し、且つ、自由端部に付
設した流体シール用のブ1゛体を流体出口ノズル側に接
する様に配置し、何ら機械的なたわみ変形を与えない状
態にしておき、シールに必要な力としては流体自身の圧
力を利用すれば、該弁体は流体出口ノズルに確実に押圧
され、しかも長時間にわたってシール状態を保つことが
可能となり、圧電たわみ素子に何らクリープの発生する
心配がないことに着目した。
[Means for solving the problem] As a method for solving the creep problem of the piezoelectric deflection element, the present inventors fix and support one end of the piezoelectric deflection element disposed inside the valve case with a fixing member, and, The fluid sealing block attached to the free end is placed so as to be in contact with the fluid outlet nozzle side, and is kept in a state where it is not subjected to any mechanical deformation.The force required for sealing is based on the force of the fluid itself. We have focused on the fact that by using pressure, the valve body can be reliably pressed against the fluid outlet nozzle and can maintain a sealed state for a long period of time, without any fear of creep occurring in the piezoelectric deflection element.

一方、バルブケース内に流入した圧力流体によって発生
する該弁体と流体出口ノズル間に発生する押圧力Fは該
流体出口ノズルの内径をd、流体の圧力をPとすれば次
式で与えられる。
On the other hand, the pressing force F generated between the valve body and the fluid outlet nozzle due to the pressure fluid flowing into the valve case is given by the following equation, where d is the inner diameter of the fluid outlet nozzle and P is the pressure of the fluid. .

F=P・π(d/2)2 P = 5 kg/c11!で該流体出口ノズルの内径
を変えたときのF値は次の様になる。
F=P・π(d/2)2 P=5 kg/c11! The F value when the inner diameter of the fluid outlet nozzle is changed is as follows.

F(g)    d(龍φ) 25    0.8 39    1.0 57    1.2 76    1.4 流体の流量はdの値に比例して大きくなるが、反面、弁
体を該流体出口ノズルから離す際に必要な力は大きくな
る。引き離す力として圧電たわみ素子の電圧印加時の発
生力を利用するが、圧電たわみ素子の発生力は、圧電板
の厚み、縦横サイズ、圧電d31定数、電圧に依存し、
各定数が決まれば発生力も決まりむやみにノズル内径を
大きくできない。流量とノズル内径の問題を解決するも
のとして、本発明者は次の様な圧電たわみ素子の駆動方
法を見い出した。
F (g) d (dragon φ) 25 0.8 39 1.0 57 1.2 76 1.4 The flow rate of the fluid increases in proportion to the value of d, but on the other hand, the valve body is removed from the fluid outlet nozzle. The force required to release increases. The force generated when voltage is applied to the piezoelectric deflection element is used as the pulling force, but the force generated by the piezoelectric deflection element depends on the thickness of the piezoelectric plate, the vertical and horizontal size, the piezoelectric d31 constant, and the voltage.
Once each constant is determined, the generated force is also determined and the nozzle inner diameter cannot be increased arbitrarily. In order to solve the problem of flow rate and nozzle inner diameter, the present inventor has discovered the following method of driving a piezoelectric deflection element.

即ち、該弁体が流体の圧力で流体出口ノズルに押圧され
ている状態から引き離す瞬間には大きな力を要するが、
−旦弁体が離れてしまえば流体の圧力は加わらず、流体
が移動するのに必要な隙間が弁体と流体出口ノズル間に
確保できればよい事が分かる。更に圧電たわみ素子がバ
イモルフ素子である場合、分極時の電界と逆方向に余り
高い電圧を加え続けると分極が反転する脱分極現象が起
こるが、交番電場下や短時間のパルス電圧のみを加える
場合には脱分極が起こりにくいという性質も合わせ利用
すれば、弁体を流体出口ノズルから引き離す瞬間の短時
間のみ比較的高い電圧を該圧電たわみ素子に印加し、−
旦離れた後は長時間にわたる電圧印加によっても脱分極
が起こりにくく、しかも、流体が流れるのに必要な隙間
を弁体と流体出口ノズルの間に確保するだけの変位量を
与える電圧まで落として電圧を印加すれば、長時間にわ
たって脱分極による性能劣化なしにノズルを開の状態に
保つことができることを見い出した。
That is, a large force is required at the moment when the valve body is separated from the state where it is pressed against the fluid outlet nozzle by the pressure of the fluid.
- Once the valve body is separated, the pressure of the fluid is not applied, and it is understood that it is only necessary to secure a gap necessary for the movement of the fluid between the valve body and the fluid outlet nozzle. Furthermore, if the piezoelectric deflection element is a bimorph element, if a too high voltage is continuously applied in the direction opposite to the electric field during polarization, a depolarization phenomenon will occur in which the polarization is reversed, but if the piezoelectric deflection element is under an alternating electric field or only a short pulse voltage is applied By taking advantage of the property that depolarization is difficult to occur, a relatively high voltage is applied to the piezoelectric deflection element for a short period of time at the moment when the valve body is separated from the fluid outlet nozzle, and -
Once separated, depolarization is unlikely to occur even if voltage is applied for a long time, and the voltage is lowered to a level that provides enough displacement to secure the gap necessary for fluid flow between the valve body and the fluid outlet nozzle. It has been found that by applying a voltage, the nozzle can be kept open for a long period of time without performance deterioration due to depolarization.

本発明は、上記知見に基づくものであり本発明によれば
、 (1)圧電たわみ素子の一端をバルブケース中に固定部
材により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を付設し
、該弁体を先端がバルブケース内に向けられたaε体出
ロノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバ
ルブケース中に流入した流体の圧力によって弁体を流体
出口ノズルに圧着することにより流体をシールし、該圧
電たわみ素子に電圧を印加することにより発生するたわ
み変形によって弁体を流体出口ノズルから離して流体出
口ポートから流体を流出する様に構成してなることを特
徴とする圧電駆動バルブミ (2)気密隔壁によって主室と1以上の副室とに分割さ
れたバルブであり、主室には側壁を貫通する流体入口ポ
ートおよび気密隔壁を貫通し主室と副室とを連通ずる連
通ポートが設けられており、主室内には、圧電たわみ素
子の一端を固定部材により固定し、且つ自由端とした他
端に弁体を付設し、該弁体を連通ポートに取り付けられ
たノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバ
ルブの主室中に流入した流体の圧力によって弁体を連通
ポート部のノズルに圧着することにより流体をシールし
、該圧電たわみ素子に電圧を印加することにより発生ず
るたわみ変形によって弁体を連通ポート部のノズルから
離して連通ポートから流体を副室へ流出する様に構成さ
れており、副室には流体出口ポートmよび先端が副室内
に向けられた流体排出ノズルとが側壁を貫通して設けら
れており、副室内には圧電たわみ素子の一端を固定部材
により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を付設し、
該弁体を流体排出ノズルに接するように配置し、主室と
の連通ポートから副室中に流入した流体の圧力によって
弁体を流体排出ノズルに圧着することにより流体をシー
ルするとともに、流体出口ポートから流体を流出する様
にし、副室内の圧電たわみ素子に電圧を印加することに
よって発生するたわみ変形によって弁体を流体排出ノズ
ルから離して流体を排出する様に構成してなることを特
徴とする圧電駆動バルブ、 (3)圧電たわみ素子の一端をバルブケース中に固定部
材により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を付設し
、該弁体を先端がバルブケース内に向けられた流体出口
ノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバル
ブケース中に流入した流体の圧力によって弁体を流体出
口ノズルに圧着することにより流体をシールし、該圧電
たわみ素子に電圧を印加することにより発生するたわみ
変形によって弁体を流体出口ノズルから離して流体出口
ポートから流体を流出する様に構成してなる圧電駆動バ
ルブにおいて、圧電たわみ素子に電圧を印加してたわみ
変形を起こさせる際、加える電圧として弁体が流体出口
ノズルから離れる短時間のみ高い電圧を加え、すぐに脱
分極が起こり難い低い電圧に切り換えて電圧を印加する
ようにし、流体を止める際には初め加えた電圧とは逆の
極性の電圧を短時間だけ印加するようにして動作させる
ことを特徴とする圧電駆動バルブの駆動方法、および (4)気密隔壁によって主室と1以上の副室とに分割さ
れたバルブであり、主室には側壁を貫通する流体入口ポ
ートおよび気密隔壁を貫通し主室と副室とを連通ずる連
通ポートが設けられており、主室内には、圧電たわみ素
子の一端を固定部材により固定し、且つ自由端とした他
端に弁体を付設し、該弁体を連通ポートに取り付けられ
たノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバ
ルブの主室中に流入°した流体の圧力によって弁体を連
通ポート部のノズルに圧着することにより流体をシール
し、主室内の圧電たわみ素子に電圧を印加することによ
り発生するたわみ変形によって弁体を連通ポート部のノ
ズルから離して連通ポートから流体を副室へ流出する様
に構成されており、副室には流体出口ポートおよび先端
が副室内に向けられた流体排出ノズルとが側壁を貫通し
て設けられており、副室内には圧電たわみ素子の一端を
固定部材により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を
付設し、該弁体を流体排出ノズルに接するように配置し
、主室との連通ポートから副室中に流入した流体の圧力
によって弁体を流体排出ノズルに圧着することにより流
体をシールするとともに、流体出口ポートから流体を流
出する様にし、副室内の圧電たわみ素子に電圧を印加す
ることによって発生するたわみ変形によって弁体を流体
排出ノズルから離して流体を排出する様に構成してなる
ことを特徴とする圧電駆動バルブにおいて、主室の圧電
たわみ素子に電圧を印加してたわみ変形を起こさせる際
、加える電圧の大きさを弁体が連通ポート部のノズルか
ら離れる短時間のみ高い電圧を加え、すくに脱分極が起
こり難い低い電圧に切り換えて電圧を印加するようにし
、流体を止める際には初め加えた電圧とは逆の極性の電
圧を短時間印加するようにし、副室の圧電たわみ素子に
対しては、主室の圧電たわみ素子に逆極性の電圧を印加
した後に主室の圧電たわみ素子の場合と同じ電圧印加パ
ターンで動作させることを特徴とする圧電駆動バルブの
駆動方法が提供される。
The present invention is based on the above knowledge, and according to the present invention, (1) one end of the piezoelectric deflection element is fixed in a valve case by a fixing member, and a valve body is attached to the other end, which is a free end; The valve body is arranged so that its tip is in contact with the aε body nozzle whose tip is directed into the valve case, and the valve body is pressed against the fluid outlet nozzle by the pressure of the fluid flowing into the valve case from the fluid inlet port. A piezoelectric drive characterized in that the valve body is separated from the fluid outlet nozzle by the deflection deformation generated by applying a voltage to the piezoelectric deflection element, and the fluid flows out from the fluid outlet port. Valve mi (2) A valve that is divided into a main chamber and one or more sub-chambers by an airtight partition, and the main chamber has a fluid inlet port that penetrates the side wall and a fluid inlet port that penetrates the airtight partition to communicate the main chamber and the sub-chamber. A communication port is provided in the main chamber, and one end of the piezoelectric deflection element is fixed by a fixing member, and a valve body is attached to the other free end, and the valve body is attached to the communication port. The pressure of the fluid flowing into the main chamber of the valve from the fluid inlet port presses the valve body against the nozzle of the communication port to seal the fluid and apply a voltage to the piezoelectric deflection element. The structure is such that the valve body is separated from the nozzle of the communication port part by the deflection deformation caused by this, and the fluid flows out from the communication port to the auxiliary chamber. A fluid discharge nozzle is provided penetrating the side wall, one end of the piezoelectric deflection element is fixed by a fixing member in the subchamber, and a valve body is attached to the other free end,
The valve body is arranged so as to be in contact with the fluid discharge nozzle, and the pressure of the fluid flowing into the auxiliary chamber from the communication port with the main chamber presses the valve body against the fluid discharge nozzle, thereby sealing the fluid. The valve body is configured so that the fluid flows out from the port, and the valve body is separated from the fluid discharge nozzle by the deflection deformation generated by applying a voltage to the piezoelectric deflection element in the auxiliary chamber, thereby discharging the fluid. (3) One end of the piezoelectric deflection element is fixed in the valve case by a fixing member, and a valve body is attached to the other end which is a free end, and the tip of the valve body is directed into the valve case. The piezoelectric deflection element is placed in contact with a fluid outlet nozzle, and the pressure of the fluid flowing into the valve case from the fluid inlet port presses the valve body against the fluid outlet nozzle to seal the fluid, and a voltage is applied to the piezoelectric deflection element. In a piezoelectrically driven valve configured to separate the valve body from the fluid outlet nozzle and cause fluid to flow out from the fluid outlet port due to the deflection caused by the deflection, when voltage is applied to the piezoelectric deflection element to cause deflection deformation. As for the applied voltage, a high voltage is applied only for a short time when the valve body leaves the fluid outlet nozzle, and then the voltage is immediately switched to a low voltage where depolarization is unlikely to occur, and when the fluid is stopped, the voltage applied is (4) A method for driving a piezoelectrically driven valve, characterized in that the valve is operated by applying a voltage of opposite polarity for a short period of time, and (4) a valve that is divided into a main chamber and one or more auxiliary chambers by an airtight partition. The main chamber is provided with a fluid inlet port that penetrates the side wall and a communication port that penetrates the airtight partition wall and communicates the main chamber with the sub chamber. A valve body is attached to the other end which is fixed at the same time as the free end, and the valve body is arranged so as to be in contact with the nozzle attached to the communication port, and the fluid flowing into the main chamber of the valve from the fluid inlet port is fixed. The fluid is sealed by crimping the valve body to the nozzle of the communication port section with the pressure of The fluid is configured to flow out from the communication port to the auxiliary chamber, and the auxiliary chamber is provided with a fluid outlet port and a fluid discharge nozzle whose tip is directed into the auxiliary chamber, penetrating the side wall. One end of the piezoelectric deflection element is fixed by a fixing member, and a valve body is attached to the other free end, and the valve body is arranged so as to be in contact with a fluid discharge nozzle. The pressure of the fluid flowing into the chamber presses the valve body against the fluid discharge nozzle to seal the fluid, and at the same time allows the fluid to flow out from the fluid outlet port, and by applying a voltage to the piezoelectric deflection element in the auxiliary chamber. In a piezoelectrically driven valve characterized in that the valve body is separated from a fluid discharge nozzle and fluid is discharged by the generated deflection deformation, the deflection deformation is caused by applying a voltage to the piezoelectric deflection element in the main chamber. When stopping the fluid, apply a high voltage only for a short time when the valve body leaves the nozzle of the communication port, and then switch to a low voltage that makes it difficult to cause depolarization. A voltage of opposite polarity to the voltage initially applied is applied for a short period of time to the piezoelectric deflection element in the sub-chamber, and then a voltage of opposite polarity is applied to the piezoelectric deflection element of the main chamber, and then a voltage of opposite polarity is applied to the piezoelectric deflection element of the main chamber. A method of driving a piezoelectrically driven valve is provided, which is characterized in that the piezoelectrically driven valve is operated with the same voltage application pattern as the piezoelectric deflection element.

[実施例] 以下図面を参照しながら本発明の具体的な実施例を説明
する。
[Example] Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において1はバルブケースであり、該ケース内に
は固定部材2によって圧電たわみ素子3の一端部が固定
支持されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a valve case, and one end portion of a piezoelectric deflection element 3 is fixedly supported within the case by a fixing member 2. As shown in FIG.

圧電板31を全屈基板32の両面に貼り付けたバイモル
フ型の圧電たわみ素子3の自由端部には弁体4が付設さ
れている。図には示していないが圧電たわみ素子に接続
した電圧印加用のリード線は適切な方法でバルブケース
1に対して絶縁および気密化されていることは言うまで
もない。該弁体は例えばゴム材から成る。バルブケース
1には弁体4と対向する位置に流体出口ノズル6が設け
られ、該流体出口ノズル6から流体出口ポート7へ通じ
ている。弁体4の位置は流体出口ノズル6の先端に接触
するようにノズル位置調節機構8によって調節する。調
節の際、圧電たわみ素子3自身が過度のたわみ変形を起
こさないように留意する。
A valve body 4 is attached to the free end of a bimorph type piezoelectric deflection element 3 in which piezoelectric plates 31 are attached to both sides of a fully bent substrate 32. Although not shown in the figure, it goes without saying that the voltage application lead wire connected to the piezoelectric deflection element is insulated and hermetically sealed from the valve case 1 by an appropriate method. The valve body is made of a rubber material, for example. A fluid outlet nozzle 6 is provided in the valve case 1 at a position facing the valve body 4 , and the fluid outlet nozzle 6 communicates with a fluid outlet port 7 . The position of the valve body 4 is adjusted by a nozzle position adjustment mechanism 8 so that it contacts the tip of the fluid outlet nozzle 6. During adjustment, care must be taken not to cause excessive deflection deformation of the piezoelectric deflection element 3 itself.

圧電駆動バルブに通電しないで放置しておく在庫期間中
には、圧電たわみ素子3は機械的変形を受けないのでク
リープ現象等の不都合な現象は起こらない。電圧を加え
ないで流体入口ボー1−5から圧力流体を流入させると
流体の圧力がバルブケース1の内部に立ち始め該圧電た
わみ素子3の弁体4は流体の圧力によって流体出口ノズ
ル6に強く押圧され、流体をシールする。流体のもれを
防ぐシール力は流体圧力が高い程大であることを要する
が、本発明の場合、発生するシール力は流体圧力が増え
れば増加するので、圧力が高い流体を長期間に渡ってシ
ールする信頼性は十分である。
During the inventory period when the piezoelectrically driven valve is left unenergized, the piezoelectric flexible element 3 is not subjected to mechanical deformation, so that no undesirable phenomena such as creep occur. When pressurized fluid is allowed to flow in from the fluid inlet bows 1-5 without applying any voltage, the pressure of the fluid begins to build up inside the valve case 1, and the valve body 4 of the piezoelectric deflection element 3 is forced into the fluid outlet nozzle 6 by the pressure of the fluid. Pressed to seal fluid. The higher the fluid pressure, the greater the sealing force to prevent fluid leakage. However, in the case of the present invention, the sealing force generated increases as the fluid pressure increases. The reliability of sealing is sufficient.

弁体材料としてEPTゴムを使用し、流体をN2ガスと
して圧力が5 kg / ctAの流体をバルブケース
内に初めて流入させた時のもれ量は4.5m7!/m 
i nで電磁バルブに関してのJISB8373で規定
した許容値を下まわる。
When EPT rubber is used as the valve body material and the fluid is N2 gas at a pressure of 5 kg/ctA, the amount of leakage is 4.5 m7 when it first flows into the valve case! /m
i n is below the allowable value specified in JISB8373 for electromagnetic valves.

第2図は3方弁の場合の実施例である。バルブは気密隔
壁1bによって主室10A、副室10Bの2つの部屋に
分割され、各室は連通ポート部のノズル61から通じる
連通ポート11で連結されている。各室10A、IOB
内には弁体を付設した圧電たわみ素子3及び3bがそれ
ぞれ分かれて配設されている。
FIG. 2 shows an example of a three-way valve. The valve is divided into two chambers, a main chamber 10A and a sub-chamber 10B, by an airtight partition 1b, and each chamber is connected by a communication port 11 leading from a nozzle 61 in the communication port section. Each room 10A, IOB
Inside, piezoelectric deflection elements 3 and 3b each having a valve body are arranged separately.

10A室の圧電たわみ素子3に電圧を印加し弁体4を連
通ポート部のノズル61から1Zlf シて流体をIO
A室から連通ポート11を経てIOB室に流し込め、流
れ込んだ流体は、側壁ICに設ムノられた流体出口ボー
1−7より流出する。この際10B室の排気用の圧電た
わみ素子3bには通電しない。連通ボー11部のノズル
61を閉の状態にするため圧電たわみ素子3への印加電
圧を取り去って弁体4が連通ポート部のノズル61に接
した後で、10B室の圧電たわみ素子3bに通電し流体
排出ノズル6bを開の状態にして、流体排出ボー19よ
り排気を行う。一連の動作は制御回路によって容易に行
える。
A voltage is applied to the piezoelectric deflection element 3 in the 10A chamber, and the valve body 4 is moved 1Zlf from the nozzle 61 of the communication port section to inject the fluid.
The fluid that flows into the IOB chamber from the A chamber via the communication port 11 flows out from the fluid outlet bow 1-7 provided on the side wall IC. At this time, the piezoelectric deflection element 3b for exhausting the chamber 10B is not energized. In order to close the nozzle 61 of the communication port 11, the voltage applied to the piezoelectric deflection element 3 is removed and the valve body 4 comes into contact with the nozzle 61 of the communication port, and then the piezoelectric deflection element 3b of the chamber 10B is energized. Then, the fluid discharge nozzle 6b is opened, and the fluid is discharged from the fluid discharge bow 19. A series of operations can be easily performed by the control circuit.

第3図は4方弁でシリンダを動かす実施例を示す。バル
ブケースは気密隔壁1bにより3つの部屋10A、IO
B、1’OCに分割され、主室である10Δ室には圧電
たわみ素子3.3Cが配設され、副室の10B室および
10C室には圧電たわみ素子3b、3dがそれぞれ配設
されている。
FIG. 3 shows an embodiment in which the cylinder is operated by a four-way valve. The valve case has three chambers 10A and IO due to the airtight partition wall 1b.
It is divided into B and 1'OC, and the main chamber 10Δ is equipped with a piezoelectric deflection element 3.3C, and the auxiliary chambers 10B and 10C are equipped with piezoelectric deflection elements 3b and 3d, respectively. There is.

10I3室の側l1ICには流体排出ポート9、流体出
口ポート7か、IOC室の測g、I Cには流体排出ボ
ーl−14+ b+i体出ロポート13がある。シリン
ダ1Gは配管15a、15bによって結ばれ、流体用[
−1ポート7からシリンダ1Gの20a室にi壮丁17
で接続され、流体用1]ポー1−13はシリンダ1Gの
20b室に継手18で接続されている。
There is a fluid discharge port 9, a fluid outlet port 7 on the side 11IC of the 10I3 chamber, a fluid discharge port 13 on the IOC chamber g, and a fluid discharge port 13 on the IC side. The cylinder 1G is connected by pipes 15a and 15b, and is for fluid [
-1 from port 7 to chamber 20a of cylinder 1G
The fluid port 1-13 is connected to the chamber 20b of the cylinder 1G by a joint 18.

シリンダヘッド19を前進させるには、圧電たわみ素子
3と3dに電圧を印加して変形をおこさせ、ブ1゛体4
.4(1を連通ポート部のノスル61、流体排出ノズル
6dより皿す。流体は入口ポート5からバルブのIOA
室に流入し、開いている連通ポート部のノズル61を通
り連通ポート11を経て流体出口ポート−7から配管1
5aを通−2てシリンダ16の20a室に流入する。−
・方、シリンダ201)室の流体は配管15bを経て流
体出口ポート13よりバルブの1oc2に流入し、開い
ている流体排出ポート14から大気中に逃げる。従って
シリンダヘッド19は前進する。
To advance the cylinder head 19, a voltage is applied to the piezoelectric deflection elements 3 and 3d to cause deformation, and the cylinder head 19 is moved forward.
.. 4 (1) from the nozzle 61 of the communication port section and the fluid discharge nozzle 6d.The fluid flows from the inlet port 5 to the IOA of the valve.
The fluid flows into the chamber, passes through the nozzle 61 of the open communication port, passes through the communication port 11, and then flows from the fluid outlet port 7 to the pipe 1.
5a and flows into the chamber 20a of the cylinder 16. −
On the other hand, the fluid in the cylinder 201) chamber flows into the valve 1oc2 from the fluid outlet port 13 via the piping 15b, and escapes into the atmosphere from the open fluid exhaust port 14. Therefore, the cylinder head 19 moves forward.

シリンダヘッド19を後退させるには、圧電たわみ素子
3bと30に電圧を印加して弁体4bと4cとを流体排
出ノズル6b、連通ボー1一部のノズル6(、から翔1
ず。圧電だわみ素7−3.3dには電圧を印加しない。
To move the cylinder head 19 backward, a voltage is applied to the piezoelectric deflection elements 3b and 30 to connect the valve bodies 4b and 4c to the fluid discharge nozzle 6b, a part of the communication bow 1, and the nozzle 6 (, to the sho 1).
figure. No voltage is applied to the piezoelectric deflection element 7-3.3d.

バルブのIOA室内の流体は、開いている連通ポート部
のノズル6Cを通り連通ポートllbを通じてIOC室
に流入し、流体出口ポート13から配管15bを通って
シリンダ16の20b室北流入する。シリンダ16の2
0a室の流体は配管15aを経てバルブのIOB室に流
入し、開いている流体排出ノズル6bを通り排出ポート
9を経て大気中に逃げる。従ってシリンダヘット19は
後退する。
The fluid in the IOA chamber of the valve passes through the nozzle 6C of the open communication port portion, flows into the IOC chamber through the communication port Ilb, and flows from the fluid outlet port 13 through the pipe 15b to the north of the chamber 20b of the cylinder 16. 2 of cylinder 16
The fluid in the 0a chamber flows into the IOB chamber of the valve via the pipe 15a, passes through the open fluid discharge nozzle 6b, and escapes to the atmosphere via the discharge port 9. Therefore, the cylinder head 19 moves backward.

これを交互に繰り返せばシリンダヘッドが往復する。By repeating this alternately, the cylinder head will reciprocate.

第4、第5図は圧電たわみ素子に付設された弁体をハネ
材によって流体出口に押圧することを特徴とする圧電駆
動バルブを示す図である。
4 and 5 are diagrams showing a piezoelectrically driven valve characterized in that a valve body attached to a piezoelectric deflection element is pressed toward a fluid outlet by a spring material.

圧電たわみ素子に電圧を長時間印加後、電圧を取り去っ
た場合、圧電たわみ素子に残留たわみ変形が発生する場
合がある。残留たわみ変形が発生すると光体が流体出口
ノズル、連通ポート部のノズル、流体排出ノズル等に押
圧するまでの時間が長くなったり、押圧力が弱まって流
体のもれが発生することが問題となる。この様な問題点
を解決するため、圧電たわみ素子をバネ材12および/
または12bによってあらかじめ流体出口ノズルおよび
、′または流体排出ノズルの方向に軽く即しつり、残留
たわみ変形が起こってもそれを相段するようにハネの力
を調箇しておけば、残留だ−ろみ変形に起因する諸問題
点は解決できる。
When a voltage is applied to a piezoelectric deflection element for a long time and then the voltage is removed, residual deflection deformation may occur in the piezoelectric deflection element. When residual deflection occurs, the problem is that the time it takes for the light body to press against the fluid outlet nozzle, communication port nozzle, fluid discharge nozzle, etc. becomes longer, or the pressing force weakens and fluid leaks occur. Become. In order to solve these problems, the piezoelectric deflection element is made of spring material 12 and/or
Alternatively, if you use 12b to lightly suspend the fluid in the direction of the fluid outlet nozzle and the fluid discharge nozzle in advance, and adjust the force of the spring so that even if residual deflection occurs, it will not remain. Various problems caused by thickening deformation can be solved.

第6図(A)〜(rE)は圧電たわみ素子に加える電圧
印加パターンを示す。
6(A) to (rE) show voltage application patterns applied to the piezoelectric bending element.

第6図(A)は第1図の圧電バルブの駆りJ用電圧印加
パターンである。第1ステツプで弁体4を流体用1コノ
ズル6から1副ず瞬間にのみ高い電圧を加えて、弁体4
を押圧する流体のシール力に汀ち謄つカタハイモルフ型
の圧電素子3に発生さμ・る。
FIG. 6(A) is a voltage application pattern for driving the piezoelectric valve shown in FIG. 1. In the first step, a high voltage is momentarily applied to the valve body 4 from one nozzle 6 for fluid.
μ is generated in the catahymorph-type piezoelectric element 3 due to the sealing force of the fluid pressing the .

−旦、弁体4が流体出口ノズル6から雛れだ後は、弁体
4に流体の圧力は加わらず、弁体4と流(・ド出口ノズ
ル6の間に流体がb)されるのOこ必要な隙間を確保す
る低い電圧に切り換える(第2ステ、プ)。
- Once the valve body 4 has spilled out from the fluid outlet nozzle 6, no fluid pressure is applied to the valve body 4, and fluid flows between the valve body 4 and the outlet nozzle 6. Switch to a lower voltage that secures the necessary clearance (second step).

この段階でバルブは開の状態で流体は流体出口ポートか
ら流出する。バルブを閉の状態に切り換える時は該圧電
たわみ素子に第2ステツプで印加していたのとは逆の極
性の電圧を加える(第3ステツプ)。逆極性の電圧を短
時間印加することによって圧電たわみ素子に長時間電圧
を印加した場合に発生する残留たわみ変形によって起こ
る弁体4のシール動作の遅れと、流体のもれ量を減少さ
せることができる。
At this stage, the valve is open and fluid exits the fluid outlet port. When switching the valve to the closed state, a voltage of opposite polarity to that applied in the second step is applied to the piezoelectric deflection element (third step). By applying a voltage of opposite polarity for a short period of time, it is possible to reduce the delay in sealing operation of the valve body 4 and the amount of fluid leakage caused by residual deflection deformation that occurs when a voltage is applied to the piezoelectric deflection element for a long period of time. can.

圧電体としてチタン酸・ジルコン酸鉛系の圧電板で、長
さ30m層、中20m3厚み0.2 uのものに両面に
Ag電極をつけ、接着剤で厚さ0.1 *sの金属板の
両面に貼りつけたバイモルフ構造の圧電たわみ素子の自
由端部に厚さ0.5 mlのEPTゴムを貼りつけ、弁
体を流体出口ノズルを接する様にしてバルブケース内に
おさめた。第1ステツプとして100■、1秒間、第2
ステツプとして脱分極が起こりにくい電圧として70V
、6時間、第3ステツプとして一70Vを1秒間印加し
た。圧力流体として5 kg / c++Iの窒素ガス
を用いて第2ステップ終了後と第3ステツプ終了後の窒
素のもれ量を8周べた。
The piezoelectric body is a titanate/lead zirconate based piezoelectric plate, 30 m long, 20 m3 thick, 0.2 u thick, with Ag electrodes attached to both sides, and a metal plate with a thickness of 0.1*s made with adhesive. EPT rubber with a thickness of 0.5 ml was attached to the free ends of the bimorph piezoelectric deflection elements attached to both sides of the valve body, and the valve body was placed in the valve case so that the fluid outlet nozzle was in contact with the free end. 100cm for 1 second as the first step,
70V is the voltage at which depolarization is unlikely to occur as a step.
, 6 hours, and in the third step, 170V was applied for 1 second. Using 5 kg/c++I nitrogen gas as the pressure fluid, the amount of nitrogen leaked after the second step and after the third step was measured over eight cycles.

第2ステツプ終了後の窒素のもれ量は、4.5m1 /
 m i nであり、第3ステツプ終了後の窒素のもれ
量はO,Om!!/minであり、いずれもJIS規格
を満足し、特に第3ステツプの逆電圧を加えた場合、窒
素もれ量がなくなった。
The amount of nitrogen leaked after the second step was 4.5m1/
min, and the amount of nitrogen leaked after the third step is O, Om! ! /min, all of which satisfied the JIS standard, and especially when the third step reverse voltage was applied, the amount of nitrogen leakage disappeared.

第6図(B)は第2図の圧電バルブを駆動する際の電圧
印加パターンを示す。該圧電駆動バルブは2つの部屋に
分れ、圧電たわみ素子2枚をそれぞれ動作することによ
って各ノズルの開、閉の動作を行わしめる。圧電たわみ
素子3を駆動する電圧印加パターンは第6図(A)と同
じように第1〜第3ステツプを加えるが、圧電たわみ素
子3bに対しては第3ステツプ終了してから第4〜第6
ステツプを加える。第3ステツプから第4ステツプへ移
る時間tは目的に応じて可変であることは言うまでもな
い。
FIG. 6(B) shows a voltage application pattern when driving the piezoelectric valve of FIG. 2. The piezoelectrically driven valve is divided into two chambers, and each nozzle is opened and closed by operating two piezoelectric flexure elements. The voltage application pattern for driving the piezoelectric deflection element 3 includes the first to third steps in the same manner as in FIG. 6
Add steps. It goes without saying that the time t for moving from the third step to the fourth step can be varied depending on the purpose.

第6図(C)および(D)は圧電たわみ素子に付設され
た弁体をバネ材によって流体出口ノズルに押圧すること
を特徴とする圧電バルブを駆動する為の電圧印加パター
ンである。第6図(C)は第4図に示す2方弁用、第6
図(D)は第5図に示す3方弁用の圧電バルブを駆動す
る為の電圧印加パターンであり、第6図(E)は4方弁
用の電圧印加パターンである。バネ材を配設しである構
造のバルブを動作する際には、バルブ状態を切り換える
とき、逆電圧印加の過程を電圧印加パターンに含ませる
必要がないという特長がある。
FIGS. 6C and 6D show voltage application patterns for driving a piezoelectric valve characterized in that a valve body attached to a piezoelectric deflection element is pressed against a fluid outlet nozzle by a spring member. Figure 6 (C) is for the two-way valve shown in Figure 4.
FIG. 6(D) is a voltage application pattern for driving the piezoelectric valve for the three-way valve shown in FIG. 5, and FIG. 6(E) is a voltage application pattern for the four-way valve. When operating a valve having a structure in which a spring material is provided, there is a feature that there is no need to include a reverse voltage application process in the voltage application pattern when switching the valve state.

いずれの電圧印加パターンにおいても制御回路にて動作
させることが可能である。
It is possible to operate with a control circuit in any voltage application pattern.

第7図は第1図の圧電駆動バルブにおいて、流体出口ノ
ズルの内径0.8■1φ、入力窒素ガス圧力4kg/c
I]!、温度25℃で、圧電たわみ素子に70■を連続
印加した場合の窒素ガスの流量変化挙動を示す図である
。48時間経過後にもガスの流量は一定で長時間にわた
ってバルブ開の状態においても流量に変化がないことが
明らかである。
Figure 7 shows the piezoelectrically driven valve shown in Figure 1, the inner diameter of the fluid outlet nozzle is 0.8 x 1φ, and the input nitrogen gas pressure is 4 kg/c.
I]! , is a diagram showing the flow rate change behavior of nitrogen gas when 70 cm is continuously applied to the piezoelectric deflection element at a temperature of 25°C. It is clear that the gas flow rate remains constant even after 48 hours have elapsed, and there is no change in the flow rate even when the valve is open for a long time.

[発明の効果] 本発明によれば弁体のシール力として流体圧力が弁体に
加わる力を利用することより常に必要とするシール力を
得ることができ、長時間バルブを閉の状態においても流
体のもれの増加はない。更に弁体の開閉による動作を確
実にし、かつ脱分極が起こりにくい電圧においても長時
間にわたるバルブ開状態を保つことが可能となる圧電バ
ルブ及び駆動方法が与えられる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, by using the force exerted by fluid pressure on the valve body as the sealing force of the valve body, the necessary sealing force can be obtained at all times, even when the valve is closed for a long time. There is no increase in fluid leakage. Furthermore, a piezoelectric valve and a driving method are provided which ensure reliable operation by opening and closing the valve body and which make it possible to maintain the valve open state for a long time even at voltages where depolarization is difficult to occur.

また、流体流出ノズルのシールに必要な押圧力として、
流体自身の圧力を利用することにより、圧電たわみ素子
から電圧を取り去った時に圧電たわみ素子の弾性回復力
によって弁体が流体出口ノズルの先端にほぼ近づいた位
置から急激に流体の圧力が弁体に作用し始めるため、電
荷放出に係る応答遅れは起こらず、流体の圧力によって
確実に弁体が流体出口ノズルに密着し、弁体が振動する
ことによって起こるハンチング現象を防止でき、ショー
ト回路を設ける必要もない利点がある。
In addition, as the pressing force required to seal the fluid outflow nozzle,
By using the pressure of the fluid itself, when the voltage is removed from the piezoelectric deflection element, the elastic recovery force of the piezoelectric deflection element causes the pressure of the fluid to suddenly apply to the valve body from the position where the valve body is almost close to the tip of the fluid outlet nozzle. As the valve starts to act, there is no response delay related to charge release, and the pressure of the fluid ensures that the valve body comes into close contact with the fluid outlet nozzle, which prevents the hunting phenomenon caused by vibration of the valve body, and there is no need to provide a short circuit. There are no advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図、第3図、第4図および第5図は本発明
の圧電駆動バルブを示す概略図である。 第6図(A)〜(E)は本発明の圧電駆動バルブの駆動
方法である圧電たわみ素子への電圧印加パターンを示す
図である。 第7図は第1図の圧電駆動バルブにおいて、圧電たわみ
素子に70Vを連続印加した場合の窒素ガスの流量変化
挙動を示す図である。 1          :バルブケース1b     
   :気密隔壁 lC−側壁 2          :固定部材 3.3b、3c、3d:圧電たわみ素子4.4b、4c
、4d:弁体 5         :流体入口ポート6      
   :流体出口ノズル61.6C:連通ポート部のノ
ズル 6b、6d       :流体排出ノズル7.13 
      :m休出ロポート8          
:ノズル位置調節機構9.14        :流体
排出ポート10A       :主室 10B、10C:副室 11.llb     :連通ポート 12.12b     :バネ材 15a、15b    :配管 16          ニジリンダ 17.18      :継手 19        ニジリンダヘッド20a、20b
    ニジリンダ内分室特許出願人  宇部興産株式
会社 第 1 図 第 2 図 第 3 図 第4図 第5図 第  6  図 (ぞの1) 第 6 図(その3) (E) 第 7 口 Time(min’1
1, 2, 3, 4 and 5 are schematic diagrams showing piezoelectrically driven valves of the present invention. FIGS. 6(A) to 6(E) are diagrams showing patterns of voltage application to a piezoelectric deflection element, which is a method for driving a piezoelectrically driven valve according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the flow rate change behavior of nitrogen gas when 70 V is continuously applied to the piezoelectric deflection element in the piezoelectrically driven valve of FIG. 1. 1: Valve case 1b
: Airtight bulkhead IC-side wall 2 : Fixing members 3.3b, 3c, 3d: Piezoelectric deflection elements 4.4b, 4c
, 4d: Valve body 5: Fluid inlet port 6
: Fluid outlet nozzle 61.6C: Nozzle 6b, 6d of communication port part: Fluid discharge nozzle 7.13
:m rest report 8
: Nozzle position adjustment mechanism 9.14 : Fluid discharge port 10A : Main chamber 10B, 10C: Sub-chamber 11. llb: Communication port 12.12b: Spring material 15a, 15b: Piping 16 Niji cylinder 17.18: Joint 19 Niji cylinder head 20a, 20b
Niji Linda Inner Branch Patent Applicant Ube Industries Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 (Zone 1) Figure 6 (Part 3) (E) Figure 7 Time (min') 1

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)圧電たわみ素子の一端をバルブケース中に固定部
材により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を付設し
、該弁体を先端がバルブケース内に向けられた流体出口
ノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバル
ブケース中に流入した流体の圧力によって弁体を流体出
口ノズルに圧着することにより流体をシールし、該圧電
たわみ素子に電圧を印加することにより発生するたわみ
変形によって弁体を流体出口ノズルから離して流体出口
ポートから流体を流出する様に構成してなることを特徴
とする圧電駆動バルブ。
(1) One end of the piezoelectric deflection element is fixed in the valve case by a fixing member, and a valve body is attached to the other free end, and the valve body is attached to a fluid outlet nozzle whose tip is directed into the valve case. The valve body is placed in contact with the fluid outlet nozzle by the pressure of the fluid flowing into the valve case from the fluid inlet port, thereby sealing the fluid, and the deflection generated by applying a voltage to the piezoelectric deflection element. A piezoelectrically driven valve characterized in that the valve body is separated from a fluid outlet nozzle by deformation, and fluid flows out from a fluid outlet port.
(2)気密隔壁によって主室と1以上の副室とに分割さ
れたバルブであり、主室には側壁を貫通する流体入口ポ
ートおよび気密隔壁を貫通し主室と副室とを連通する連
通ポートが設けられており、主室内には、圧電たわみ素
子の一端を固定部材により固定し、且つ自由端とした他
端に弁体を付設し、該弁体を連通ポートに取り付けられ
たノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバ
ルブの主室中に流入した流体の圧力によって弁体を連通
ポート部のノズルに圧着することにより流体をシールし
、該圧電たわみ素子に電圧を印加することにより発生す
るたわみ変形によって弁体を連通ポート部のノズルから
離して連通ポートから流体を副室へ流出する様に構成さ
れており、副室には流体出口ポートおよび先端が副室内
に向けられた流体排出ノズルとが側壁を貫通して設けら
れており、副室内には圧電たわみ素子の一端を固定部材
により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を付設し、
該弁体を流体排出ノズルに接するように配置し、主室と
の連通ポートから副室中に流入した流体の圧力によって
弁体を流体排出ノズルに圧着することにより流体をシー
ルするとともに、流体出口ポートから流体を流出する様
にし、副室内の圧電たわみ素子に電圧を印加することに
よって発生するたわみ変形によって弁体を流体排出ノズ
ルから離して流体を排出する様に構成してなることを特
徴とする圧電駆動バルブ。
(2) A valve that is divided into a main chamber and one or more auxiliary chambers by an airtight partition, and the main chamber has a fluid inlet port that penetrates the side wall and a communication port that penetrates the airtight partition and communicates the main chamber and the auxiliary chamber. A port is provided, and one end of the piezoelectric deflection element is fixed by a fixing member in the main chamber, and a valve body is attached to the other free end, and the valve body is connected to a nozzle attached to the communication port. The pressure of the fluid flowing into the main chamber of the valve from the fluid inlet port presses the valve body against the nozzle of the communication port to seal the fluid and apply a voltage to the piezoelectric deflection element. The structure is such that the valve body is separated from the nozzle of the communication port part by the deflection deformation caused by the flow, and the fluid flows out from the communication port to the subchamber, and the subchamber has a fluid outlet port and a tip facing into the subchamber A fluid discharge nozzle is provided passing through the side wall, one end of the piezoelectric deflection element is fixed by a fixing member in the subchamber, and a valve body is attached to the other free end,
The valve body is arranged so as to be in contact with the fluid discharge nozzle, and the pressure of the fluid flowing into the auxiliary chamber from the communication port with the main chamber presses the valve body against the fluid discharge nozzle, thereby sealing the fluid. The valve body is configured so that the fluid flows out from the port, and the valve body is separated from the fluid discharge nozzle by the deflection deformation generated by applying a voltage to the piezoelectric deflection element in the auxiliary chamber, thereby discharging the fluid. piezoelectrically driven valve.
(3)圧電たわみ素子に付設された弁体をバネ材によっ
て流体出口ノズルおよび/または流体排出ノズルに押圧
することを特徴とする特許請求の範囲第1項および第2
項の圧電駆動バルブ。
(3) Claims 1 and 2, characterized in that the valve body attached to the piezoelectric deflection element is pressed against the fluid outlet nozzle and/or the fluid discharge nozzle by a spring material.
Piezoelectrically driven valve.
(4)圧電たわみ素子の一端をバルブケース中に固定部
材により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を付設し
、該弁体を先端がバルブケース内に向けられた流体出口
ノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバル
ブケース中に流入した流体の圧力によって弁体を流体出
口ノズルに圧着することにより流体をシールし、該圧電
たわみ素子に電圧を印加することにより発生するたわみ
変形によって弁体を流体出口ノズルから離して流体出口
ポートから流体を流出する様に構成してなる圧電駆動バ
ルブにおいて、圧電たわみ素子に電圧を印加してたわみ
変形を起こさせる際、加える電圧として弁体が流体出口
ノズルから離れる短時間のみ高い電圧を加え、すぐに脱
分極が起こり難い低い電圧に切り換えて電圧を印加する
ようにし、流体を止める際には初め加えた電圧とは逆の
極性の電圧を短時間だけ印加するようにして動作させる
ことを特徴とする圧電駆動バルブの駆動方法。
(4) One end of the piezoelectric deflection element is fixed in the valve case by a fixing member, and a valve body is attached to the other free end, and the valve body is attached to a fluid outlet nozzle whose tip is directed into the valve case. The valve body is placed in contact with the fluid outlet nozzle by the pressure of the fluid flowing into the valve case from the fluid inlet port, thereby sealing the fluid, and the deflection generated by applying a voltage to the piezoelectric deflection element. In a piezoelectrically driven valve configured to separate the valve body from the fluid outlet nozzle by deformation and cause fluid to flow out from the fluid outlet port, when a voltage is applied to the piezoelectric deflection element to cause deflection deformation, the voltage applied to the valve is Apply a high voltage only for a short time when the body leaves the fluid outlet nozzle, then immediately switch to a lower voltage that is less likely to cause depolarization, and when stopping the fluid, apply a voltage with the opposite polarity to the initially applied voltage. A method for driving a piezoelectrically driven valve, characterized in that the piezoelectrically driven valve is operated by applying a voltage for only a short period of time.
(5)気密隔壁によって主室と1以上の副室とに分割さ
れたバルブであり、主室には側壁を貫通する流体入口ポ
ートおよび気密隔壁を貫通し主室と副室とを連通する連
通ポートが設けられており、主室内には、圧電たわみ素
子の一端を固定部材により固定し、且つ自由端とした他
端に弁体を付設し、該弁体を連通ポートに取り付けられ
たノズルに接するように配置し、流体入口ポートからバ
ルブの主室中に流入した流体の圧力によって弁体を連通
ポート部のノズルに圧着することにより流体をシールし
、主室内の圧電たわみ素子に電圧を印加することにより
発生するたわみ変形によって弁体を連通ポート部のノズ
ルから離して連通ポートから流体を副室へ流出する様に
構成されており、副室には流体出口ポートおよび先端が
副室内に向けられた流体排出ノズルとが側壁を貫通して
設けられており、副室内には圧電たわみ素子の一端を固
定部材により固定し、且つ自由端とした他端に弁体を付
設し、該弁体を流体排出ノズルに接するように配置し、
主室との連通ポートから副室中に流入した流体の圧力に
よって弁体を流体排出ノズルに圧着することにより流体
をシールするとともに、流体出口ポートから流体を流出
する様にし、副室内の圧電たわみ素子に電圧を印加する
ことによって発生するたわみ変形によって弁体を流体排
出ノズルから離して流体を排出する様に構成してなるこ
とを特徴とする圧電駆動バルブにおいて、主室の圧電た
わみ素子に電圧を印加してたわみ変形を起こさせる際、
加える電圧の大きさを弁体が連通ポート部のノズルから
離れる短時間のみ高い電圧を加え、すぐに脱分極が起こ
り難い低い電圧に切り換えて電圧を印加するようにし、
流体を止める際には初め加えた電圧とは逆の極性の電圧
を短時間印加するようにし、副室の圧電たわみ素子に対
しては、主室の圧電たわみ素子に逆極性の電圧を印加し
た後に主室の圧電たわみ素子の場合と同じ電圧印加パタ
ーンで動作させることを特徴とする圧電駆動バルブの駆
動方法。
(5) A valve that is divided into a main chamber and one or more auxiliary chambers by an airtight partition, and the main chamber has a fluid inlet port that penetrates the side wall and a communication port that penetrates the airtight partition and communicates the main chamber and the auxiliary chamber. A port is provided, and one end of the piezoelectric deflection element is fixed by a fixing member in the main chamber, and a valve body is attached to the other free end, and the valve body is connected to a nozzle attached to the communication port. The pressure of the fluid flowing into the main chamber of the valve from the fluid inlet port presses the valve body against the nozzle of the communication port to seal the fluid and apply voltage to the piezoelectric deflection element in the main chamber. The structure is such that the valve body is separated from the nozzle of the communication port part by the deflection deformation caused by this, and the fluid flows out from the communication port to the auxiliary chamber. A fluid discharge nozzle is provided to pass through the side wall, and one end of the piezoelectric deflection element is fixed by a fixing member in the subchamber, and a valve body is attached to the other end, which is a free end. is placed in contact with the fluid discharge nozzle,
The pressure of the fluid flowing into the auxiliary chamber from the communication port with the main chamber presses the valve body against the fluid discharge nozzle to seal the fluid, and also allows the fluid to flow out from the fluid outlet port, reducing piezoelectric deflection in the auxiliary chamber. A piezoelectrically driven valve characterized in that the valve body is separated from a fluid discharge nozzle and fluid is discharged by the deflection deformation generated by applying a voltage to the element. When applying deflection deformation,
The magnitude of the applied voltage is such that a high voltage is applied only for a short time when the valve body leaves the nozzle of the communication port part, and then the voltage is immediately switched to a low voltage at which depolarization is unlikely to occur.
When stopping the fluid, a voltage with the opposite polarity to the voltage initially applied was applied for a short period of time, and a voltage of opposite polarity was applied to the piezoelectric flexure element in the main chamber to the piezoelectric flexure element in the auxiliary chamber. A method for driving a piezoelectrically driven valve, characterized in that the piezoelectrically driven valve is later operated with the same voltage application pattern as in the case of the piezoelectric deflection element in the main chamber.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4903732A (en) * 1989-01-19 1990-02-27 A. K. Allen Company Piezoelectric valve
US5343894A (en) * 1991-09-30 1994-09-06 Hoerbiger Ventilwerke Aktiengesellschaft Piezo valve
WO1997006008A1 (en) * 1995-08-05 1997-02-20 Rea Elektronik Gmbh Ink jet writing head
US6589229B1 (en) 2000-07-31 2003-07-08 Becton, Dickinson And Company Wearable, self-contained drug infusion device
JP2008507674A (en) * 2004-07-23 2008-03-13 エイエフエイ・コントロールズ,リミテッド・ライアビリティ・カンパニー Microvalve assembly and related method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4903732A (en) * 1989-01-19 1990-02-27 A. K. Allen Company Piezoelectric valve
US5343894A (en) * 1991-09-30 1994-09-06 Hoerbiger Ventilwerke Aktiengesellschaft Piezo valve
WO1997006008A1 (en) * 1995-08-05 1997-02-20 Rea Elektronik Gmbh Ink jet writing head
US6589229B1 (en) 2000-07-31 2003-07-08 Becton, Dickinson And Company Wearable, self-contained drug infusion device
JP2008507674A (en) * 2004-07-23 2008-03-13 エイエフエイ・コントロールズ,リミテッド・ライアビリティ・カンパニー Microvalve assembly and related method
JP2008507673A (en) * 2004-07-23 2008-03-13 エイエフエイ・コントロールズ,リミテッド・ライアビリティ・カンパニー Method of operating microvalve assembly and related structure and related device

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